حکایتهای علمی و خواندنی
۱۴۰۴/۰۸/۰۱
خلأ به فضای بستهای میگوییم که در آن هیچ چیز، یعنی هوا یا گاز دیگری، وجود نداشته باشد. ایجاد خلأ بسیار مشکل است و به پمپ مکنده هوا نیاز دارد. البته باید به یاد داشته باشیم که ایجاد خلأ مطلق ممکن نیست و قویترین پمپها هم به سختی میتوانند همه هوای یک محفظه را از آن خارج کنند. با این حال چنین فضایی را خلأ میدانیم.
در گذشته دور دانشمندان به اندازه امروز ما درباره هوا اطلاعات نداشتند و نمیدانستند هوا چه پدیده عجیبی است. نخستین نکته درباره هوا سنگینبودن آن است. فشار هوا نزدیک و روی زمین بسیار زیاد است. البته هرچه بالاتر برویم، مثلاً در قله یک کوه، این فشار کمتر میشود تا جایی که به صفر میرسد. دانشمندان حساب کردهاند که وزن کل هوایی که کره زمین را احاطه کرده، حدود پنج میلیارد تن است! با این مقدمه میرسیم به ماجرای اوتو فون گریکه و خلأ.
اوتو فون گریکه (86 ـ1607 م) به آزمایش با هوا بسیار علاقهمند بود و همواره میکوشید خلأ بهوجود آورد و قدرت فشار هوا را در عمل مشاهده کند. با همین علاقه بود که او توانست اول یک واترپمپ، یعنی مکنده آب، و سپس مکنده هوا اختراع کند. او وقتی پمپ مکنده آب را اختراع کرد، خواست بهوسیله آن آب داخل یک ظرف سر بسته را که هیچ هوایی داخل آن نبود تخلیه کند.
بنابراین یک بشکه برداشت و آن را بهطور کامل پر از آب کرد و درش را بست و مطمئن شد که به جز آب هوایی داخل آن نیست. آنگاه پمپ مکنده را به شیر روی بشکه بست و کوشید آب را تخلیه کند. خودش پمپ زد، اما کاری از پیش نبرد. یک، دو تا سه مرد را به کمک خواست تا اینکه ناگهان بشکه آب ترک برداشت و درنتیجه فشار هوای بیرون بشکه را درهم شکست و آب بیرون ریخت. تا اینجا دانست که فشار هوا روی اشیا چقدر زیاد است.
اوتو بار دیگر دست بهکار شد تا قدرت فشار هوا را روی یک محفظه دارای خلأ نشان دهد. او آزمایشی انجام داد که در تاریخ علم و اختراعها بهنام خودش تا امروز ثبت شده است. این بار وی سفارش داد دو نیمکره مسی هم اندازه، هریک به قطر حدود 50 سانتیمتر، برای او ساختند؛ طوری که بتوان آن دو را لب به لب روی هم قرارداد تا یک کره کامل را تشکیل دهند.
همچنین روی هر نیمکره چند دستگیره قوی نصب کردند تا بتوان طناب را از آنها رد کرد. اوتو فون گریکه نیمکرهها را با لایهای از چرم روی یکدیگر قرار داد و هوای کره را تخلیه کرد. سپس هر نیمکره را با طناب به اسبی بست تا دو اسب آنها را از یکدیگر جدا کنند. با دو اسب کاری از پیش نرفت. اسبها را اضافه کرد تا تعداد آنها در هر طرف به 8 اسب و در مجموع به 16 اسب رسید. تا بالاخره با صدای شدیدی دو نیمکره از یکدیگر جدا شدند. بدینترتیب اوتو فون گریکه نشان داد که فشار هوا بر سطح اجسام تا چه حد زیاد است.
سؤال
1. حساب کنید اگر قطر کرهای که در آزمایش اوتوفون مورد استفاده قرار گرفت 50 سانتیمتر و فشار هوا بر هر سانتیمترمربع از سطح کره یک کیلوگرم باشد، فشار هوا بر آن کره چقدر بوده است؟ چند تن؟ فرمول محاسبه سطح کره: 2πr4=S.
2. چرا وقتی بادکنک حاوی گاز هلیم را در هوا رها میکنیم تا بالا برود، به ارتفاع مشخصی که رسید منفجر میشود؟
3. لامپهای روشنایی را معمولاً با یک گاز بیاثر مثل نئون یا کریپتون پر میکنند؛ چرا؟
۲۳
کلیدواژه (keyword):
رشد برهان متوسطه اول، تاریخ، حکایت های علمی و خواندنی، جعفر ربانی